JP2002039327A - 水門用開閉機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンスフリーであって設置環境を汚染
させない水門用開閉機を提供することを目的とする。 【解決手段】 扉体をラック４の上下動により昇降さ
せ、ラック４を歯車伝達機構で操作するラック式水門用
開閉機を一例とした場合、歯車伝達機構の歯車１１，１
５，２２，２３および軸３，１２に熱処理としての高周
波焼入れを施した後、無電解ニッケルメッキ処理を施し
たことにより、耐食性、耐摩耗性が向上し、前記歯車の
歯面に固体潤滑剤をコーティングまたは複合メッキ処理
したことにより、初期なじみ、耐摩耗性の向上となる。
また、軸１２，１３を、ベアリング球と共に熱固化型グ
リースを封入した軸受１０により支持した。この構成に
より、オイルレス化が達成され、メンテナンスフリーと
なる。また、潤滑油による汚染が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】河川や水路等の水門および樋
門、制水ゲートに使用する水門用開閉機には、ラック
式、スピンドル式、ウインチ式等がある。本発明は、こ
れら汎用されている水門用開閉機において、歯車伝達機
構を介して扉体を昇降させる水門用開閉機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水門用開閉機は、水路に架設し
た支持台上に操作装置を設け、該操作装置には歯車伝達
機構が装備され、該歯車伝達機構を介して前記支持台の
下方の扉体を昇降させ、水門を開閉させるものである。
一例として、簡易な構成のラック式水門用開閉機があ
り、主に水路の取水ゲートに使用される。

【０００３】上記、ラック式水門用開閉機の構造におい
ては、ラックは操作装置内に上下方向に挿通され、ピン
歯車と連結されており、ピン歯車は操作装置内の歯車伝
達機構を仲介して電動式のモータと接続されているか、
または、手動式のハンドルと接続されている。水門開閉
機の種類によっては電動式及び手動式が併設されたもの
もあり、切換手段によって選択するようになっている。
歯車伝達機構は回転力を伝えるばかりでなく、セルフロ
ック機構や減速機が設けられ、確実な操作が行えるよう
になっている。

【０００４】従来、このような水門開閉機は、一般の機
械と比べて年間を通してその使用頻度（作動回数）が少
なく歯面の摩耗は少ない。それでも、通常の金属歯車を
使用した水門開閉機では、金属歯車に対してオイルバス
方式またはグリース方式の潤滑を採用している。そし
て、潤滑油あるいはグリースの劣化を考慮して、年間に
一回程度の潤滑油交換あるいはグリース塗布を行い、水
門開閉機のメンテナンスを行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水門用開閉
機は広く利用されており、メンテナンス用人員も設備拡
充に伴って増員する必要がある。しかしながら、近年、
水門管理者の高齢化が進んでおり、また、人員の確保が
困難なため、メンテナンスをできるだけしなくて済むよ
うな設備が望まれるようになって来ている。また、構造
上、歯車に使用される潤滑油等が流出して水路に侵入す
ると、水路や河川を汚染することになり、周囲環境に好
ましくない状態になる。したがって、無潤滑仕様の水門
用開閉機を設置することが要望されている。

【０００６】しかしながら、オイルレス化を図る目的
で、水門用開閉機に無潤滑の金属歯車あるいは樹脂歯車
を使用するためには、歯車の直径、歯幅を大きくして歯
車の歯面面圧を潤滑仕様の場合と比べて小さくする必要
がある。そのため潤滑の金属歯車を使用した開閉機に比
べて、歯車に必要なスペースをかなり大きく取るので、
操作装置が大型になる虞がある（コストアップ及び設置
スペースの拡大）。更に、無潤滑仕様にした場合、摩耗
の問題のほかにも錆の問題が生じる。すなわち、歯面等
に錆が生じて錆による固着が起こり、歯車が動かないと
いった現象が生じる。このため、歯面等の耐食性につい
ても対処しなければならないという課題が発生する。

【０００７】本発明は、オイルレス化を図るために、無
潤滑の歯車を使用して、歯面に対する初期なじみ、耐摩
耗性、耐食性の機能を向上させた水門用開閉機を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、請求項１の発明は、水路に架設した支持台
上の操作装置内の歯車伝達機構を介して水門の扉体を昇
降させるようにした水門用開閉機において、前記歯車伝
達機構の歯車および軸に硬度を上げるための熱処理を行
うと共に防錆のための下地処理を施し、前記歯車の歯面
に固体潤滑剤をコーティングし、前記軸を無潤滑の軸受
により支持したことを特徴とする。請求項２の発明は、
水路に架設した支持台上の操作装置内の歯車伝達機構を
介して水門の扉体を昇降させるようにした水門用開閉機
において、前記歯車伝達機構の歯車および軸に硬度を上
げるための熱処理を行うと共に、防錆のための下地処理
として、四ふっ化エチレン樹脂等の自己潤滑性微粉末を
含んだ複合メッキを施し、前記軸を無潤滑の軸受により
支持したことを特徴とする。

【０００９】上記構成の詳細として、熱処理には歯面に
高周波焼入れを施し、歯車および軸の下地処理として、
無電解ニッケルメッキ処理または自己潤滑性微粉末を含
んだ複合メッキ処理を施した。自己潤滑性微粉末には四
ふっ化エチレン樹脂のほか、二硫化モリブデン、ふっ化
黒鉛等を使用する。また、固体潤滑剤には二硫化モリブ
デン等を用い、かつ、鉛、カドミウム等の有害な重金属
を含有しない物を使用する。さらに、軸を支持する無潤
滑の軸受には、熱固化型グリースを封入したベアリング
を使用する。

【００１０】また、水門用開閉機に構成される機械的セ
ルフロック機構において、セルフロック機構に組付けら
れる摩擦板には、ノンアスベストタイプを使用し、か
つ、摩耗の少ない材質を選択する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１ないし図４に示すよう
に、手動ラック式の水門用開閉機の操作装置を一例にと
ると、上ケーシング１と下ケーシング２を重ね合わせた
内部に歯車伝達機構を収容しており、ケーシング内壁に
は防錆塗装が施されている。上ケーシング側面にはハン
ドル軸３（クロムモリブデン鋼鋼材、ＳＣＭ４４０）が
突出されており、また、上下ケーシング１，２に扉体に
結合したラック４を貫通させている。手動による操作力
はハンドル軸３を回し、内部の歯車伝達機構を介してラ
ック４を作動させ、扉体を昇降させるようにしたもので
ある。なお、突出したハンドル軸３には、トルクリレー
サー５を内蔵してカバー６を固着すると共に、ハンドル
握り７を備えたハンドル８が装着されている。また、ハ
ンドル８を回すときはキー９を外してハンドル８の回転
を自由にさせる。

【００１２】図２に示すように、ハンドル軸３は、ベア
リングと共に熱固化型グリースを封入した軸受１０に支
持され、歯車１１を装着している。また、ハンドル軸３
の下方にはねじブレーキ軸１２（クロムモリブデン鋼鋼
材、ＳＣＭ４４０）が配設され、同様の軸受１０により
支持されている。このねじブレーキ軸１２にはねじブレ
ーキ機構が設置されている。さらに、図１に示すよう
に、ねじブレーキ軸１２の側方に位置したピン歯車軸１
３（クロムモリブデン鋼鋼材、ＳＣＭ４４０）も同様の
軸受１０により支持される。なお、符号１４は軸受カバ
ーである。

【００１３】図１、図２に示すように、ねじブレーキ軸
１２には平歯車１５（クロムモリブデン鋼鋼材、ＳＣＭ
４４０）が挿通され、該挿通面に互いに螺旋ねじ１２
ａ，１５ａが形成されており、平歯車１５はハンドル軸
３の歯車１１と噛み合う。この互いの歯車１１，１５の
歯面は熱処理として高周波焼入れが施され、一例として
歯車１１は硬度ＨＲＣ５４〜５８、平歯車１５は硬度Ｈ
ＲＣ５０〜５４にされる。下地処理として無電解ニッケ
ルメッキ（例：厚さ約２０ミクロン）を行い、二硫化モ
リブデン系の固体潤滑剤がコーティング（例：厚さ約３
０ミクロン）されている。ハンドル８を操作すると平歯
車１５は内孔に形成した螺旋ねじ１２ａ，１５ａにより
軸方向に移動する。また、ねじブレーキ軸１２の螺旋ね
じ１２ａの腐食による固着防止に無電解ニッケルメッキ
が有効である。更に螺旋ねじ１２ａへの固体潤滑剤の塗
布により潤滑性と耐食性が向上する。

【００１４】また、平歯車１５の軸方向両側には段付き
の廻り止め１６（ＳＵＳ３０４）が、ねじブレーキ軸１
２に固定されている。廻り止め１６の段部には四ふっ化
エチレン樹脂のドライベアリング１７を介挿して爪歯車
１８が回転自在に設けられている。さらに、爪歯車１８
の両側面には、ノンアスベストタイプの摩耗の少ない材
質からなる摩擦板１９が配設されている。また、爪歯車
１８に係合するラチェット爪２０はピン２１に軸着さ
れ、その間にドライベアリング１７が介挿されている。

【００１５】図１に示すピン歯車軸１３には平歯車２２
とピン歯車２３が固着され、それぞれカラー２４によっ
て位置決めがされており、平歯車２２とねじブレーキ軸
１２に形成された歯車１２ｂとは、互いの歯面に熱処理
として高周波焼入れが施され、一例として歯車１２ｂは
硬度ＨＲＣ５４〜５８、平歯車２２は硬度ＨＲＣ５０〜
５４にされる。下地処理として、無電解ニッケルメッキ
処理を行い、歯面の初期なじみを目的に二硫化モリブデ
ン系の固体潤滑剤を歯面にコーティングした。また、ピ
ン歯車２３に対向して１対のガイドローラー２５が垂直
方向に間隔を開けて配設され、ラック４の上下動を安定
させている。ところで、このピン歯車２３とラック４は
噛み合い部が露出されているので、グリース潤滑を行う
のが普通である。また、ピン歯車２３に熱処理及び下地
処理を行い、固体潤滑剤を歯面にコーティングしても固
体潤滑剤が剥げ落ちる可能性がある。このため、この箇
所には下地処理の無電解ニッケルメッキに四ふっ化エチ
レン樹脂等の自己潤滑性微粉末を含んだ複合メッキ処理
を施し、グリース不要にした。このほか、カラー、ガイ
ドローラー等は耐食性を考慮して鋼材（ＳＵＳ３０４）
を使用している。

【００１６】このように本発明の水門用開閉機は、換言
すれば、噛み合う２つの金属歯車の歯面に、熱処理とし
て高周波焼入れを行うと共に下地処理を施し、さらに、
固体潤滑剤をコーティングする。このとき、熱処理によ
る耐食性の低下や歯面硬度の表面からの深さを考慮す
る。コーティングは有害な重金属を含まない二硫化モリ
ブデン系の固体潤滑剤を使用したので、環境を汚染する
ことなく歯車の初期なじみ及び耐摩耗性を向上させるこ
とができる。また、無潤滑の２つの金属歯車は噛み合わ
せることにより、初期なじみという工程を経て、歯車の
歯面を適度に摩耗させ、その後の歯面の摩耗を実用上の
許容値以内に収める。このとき、更なる耐摩耗性の向上
を図るため各段の歯車に発生する面圧のバランスをと
り、噛み合う２つの歯車に硬度差を設ける。ただし、歯
面の面圧と速度の積であるＰＶ値の小さいものについて
は無潤滑歯車としてプラスチック歯車の使用も考えられ
る。

【００１７】また、開閉機の部品においては、爪歯車１
８およびラチェット爪２０に耐摩耗性および耐食性向上
のための熱処理と無電解ニッケルメッキを施し、同じく
鋳物ケーシング１，２内面に防錆塗料を塗布し、耐食性
の向上を図り、歯面に発生した錆のもらい錆を防止す
る。また、摩擦板１９には耐摩耗性の良いドライタイプ
のものを使用した。

【００１８】以上、ここで使用される金属歯車は、潤滑
油、グリースを使用せず、耐摩耗性および耐食性が向上
し、歯車の寿命が延びて開閉機としての必要な寿命（１
０〜２０年）を満たすことになる。これにより、従来の
潤滑に必要な潤滑油溜等が不要になり、長期のメンテナ
ンスフリーとなって維持費の削減、作業員も少数で済
む。また、潤滑油、グリースを使用しないので環境への
汚染の心配がない。なお、このような構成は電動式や他
のギヤ使用の開閉機にも適用できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上述べた通りであり、請求項
１に記載の発明では、水門用開閉機に使用される歯車伝
達機構の歯車及び軸に熱処理及び下地処理を施し、歯車
の歯面に固体潤滑剤をコーティングし、前記軸を無潤滑
の軸受により支持した構成にしたことにより、従来と比
較しても潤滑に必要なスペースが広がらずに維持され、
また、耐摩耗性および耐食性が向上することによりメン
テナンスの経費を削減することが可能になる。また、オ
イルレス化を達成したことにより、オイルが外部に漏れ
出すことも無くなり、環境への汚染防止が行える。ま
た、請求項２に記載の発明では、歯車の歯面に固体潤滑
剤の代わりに下地処理の無電解ニッケルメッキに四ふっ
化エチレン樹脂等の自己潤滑性微粉末を含んだ複合メッ
キを施したので、耐摩耗性が向上し、メンテナンスを軽
減することが可能である。また、請求項１に記載の発明
と同様、オイルレス化を達成したことにより、オイルが
外部に漏れ出すことも無くなり、環境への汚染防止が行
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態の、水門用開閉機の操
作装置内の歯車機構の横断面図である。

【図２】図１に示す操作装置のハンドル軸部の縦断面図
である。

【図３】本発明による実施の形態の、水門用開閉機の操
作装置の正面図である。

【図４】図３に示す操作装置の側面図である。

【符号の説明】

３，１２，１３ 軸 １０，１７ 軸受 １１，１５，２２，２３ 歯車

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水路に架設した支持台上の操作装置内の
   歯車伝達機構を介して水門の扉体を昇降させるようにし
   た水門用開閉機において、 前記歯車伝達機構の歯車および軸に硬度を上げるための
   熱処理を行うと共に防錆のための下地処理を施し、前記
   歯車の歯面に固体潤滑剤をコーティングし、前記軸を無
   潤滑の軸受により支持したことを特徴とする水門用開閉
   機。
2. 【請求項２】 水路に架設した支持台上の操作装置内の
   歯車伝達機構を介して水門の扉体を昇降させるようにし
   た水門用開閉機において、 前記歯車伝達機構の歯車および軸に硬度を上げるための
   熱処理を行うと共に、防錆のための下地処理として、四
   ふっ化エチレン樹脂等の自己潤滑性微粉末を含んだ複合
   メッキを施し、前記軸を無潤滑の軸受により支持したこ
   とを特徴とする水門用開閉機。